參加南京大學理論與計算化學暑期學校是怎樣一種體驗？

01-12

南京大學理論與計算化學研究所從2011年開始已經舉辦了5屆暑期學校，有沒有參加過的朋友介紹一下情況呢？

去年提的這個問題,今年參加完回來,寫了一篇小記,貼在這裡, 供感興趣的同仁參考

原文在

http://mulliken.github.io/2016/07/22/%E5%8D%97%E4%BA%AC%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E6%9A%91%E6%9C%9F%E5%AD%A6%E6%A0%A1%E4%B8%80%E8%AE%B0/

中

南大五日的暑期學校，已經全部過去了，若論收穫，還是數2、4日的最大。二日，馬晶老師和劉春根老師分別講授分子軌道理論和價鍵理論，我都有不少收穫。馬晶老師很巧妙地利用兩個方勢阱來類比氫分子，這很讓我驚奇，方勢阱也可以做一個對氫分子的粗糙近似，這是我之前從未想過的。劉老師所介紹的 charge-shift bond更是讓人大開眼界，所謂charge-shift bond，可以用一個簡單的例子來說明，考慮[1,1,1] 螺槳烷，將該烷烴的兩個CH上的H拿去，則成為一個雙自由基，那這兩個C上的自由基是成鍵呢，還是保留自由基的形態呢？如若成鍵，那麼C應該是sp3雜化，但是四個鍵卻是朝同一方向，這怎麼能是sp3雜化呢？如若保留自由基，那麼這個分子應當相當活潑才對。其實這兩個C之間就是一個charge-shift bond ，它的鍵中間的電子密度很小，而鍵的兩頭的電子密度卻很大，這就證明，在該化合物的共振體中，離子型的應該占很大成分。這就是一類原子間電子密度很小的共價鍵，與一般的共價鍵，即原子間電子密度較大的鍵，是不一樣的。這個工作，是廈門大學的吳瑋老師在Shaik門下作學生時，用價鍵理論完成的。當今國內，用價鍵理論研究問題的，大概也只有廈門大學一家了，由此可見學術傳統的作用：廈門大學的理論化學研究，基本上是由盧嘉錫院士、唐敖慶院士的學生張乾二院士所開創的。而張乾二院士的研究主題就是角動量理論和價鍵理論，如此一脈相承，竟然將這個研究傳統保留到了今天。青年一代接過了老一代的接力棒，使得廈門大學，成為了國際研究上價鍵理論的重鎮。
這是一處，另一處精彩就是黎書華老師第四日晚上的報告，我們幾個去聽黎老師的報告的人，無不為其研究而驚嘆，不僅為其奇思妙想，更為其咬定青山不放鬆的堅韌精神！黎老師的報告分為三個方面，是他的三個研究領域。其一，研究現有方法在大尺度體系下的應用，主要是新模型，新技術的開發。這個其實是很容易理解的，黎老師提出了分片的方法來計算大體系，想法很trival，我也想到了，對於共價相互作用佔主導地位的體系，這個是很好實現的，但是，若體系中有庫倫相互作用，這個方法就不很容易實現，因為庫倫作用是長程力，如果將體系隨意切斷，那麼庫倫力是沒辦法描述的，這裡黎老師用了一種方法，但是細節我忘了，待查過文獻後再來補。

其二，就是開發新方法，開發適用於現有方法不適用的體系的方法。新方法有CCSD(T)-h等等，我也不太懂，因要用到的數學物理比較多。但是我覺得，也相信，這是理論化學中最有技術含量，也最能贏得尊重的工作。
其三，就是用計算化學方法研究現有化學反應，甚至預測、提出新的化學反應。黎老師在08年研究了Stephen的著名的反應-H異裂反應，即H2在lewis酸鹼對的作用下異裂。當初Stephen發表這個異裂反應的時候，用的是P與B之間有一個共軛體系的化合物，此時提出的機理是P攻擊H2，隨後H-通過共軛體系轉移到B上，這是很容易想到的機理，但是或許不是最接近真實情況的機理，隨後，黎書華老師用理論方法研究了這個反應，發現是H2夾在兩個該分子的中間，H2一端與其中一個分子的P相鄰，另一端與另一該分子的B相鄰，然後H2就順利地異裂了。論文發表在Inorganic Chemistry上。這裡有一個小問題，那就是，該分子既有富電子的P端，又有缺電子的B端，那為什麼不進行兩分子的酸鹼反應，形成Lewis加合物呢？原來是位阻起作用，這個分子所帶的基團太大了，導致P與B不能發生兩分子間的lewis酸鹼反應。這就是後來著名的FLPs(frustrated Lewis pairs,受阻路易斯酸鹼對)。這個方向的理論研究，是以黎書華老師發表在Inorganic Chemistry上的論文為肇端的。除了這個FLPs之外，黎老師最近還開發了一類新反應，即用B-B化合物來以均裂方式形成B自由基，用以還原不飽和化合物。論文表在J.A.C.S上，X-MOL上對這個工作也進行了報道。我覺得，這就是理論化學最吸引人的地方，用理論化學方法來研究化學反應，孔子說：吾道一以貫之，我想理論化學就是化學學科的道，以這樣一個不變的道，來統一紛繁的化學現象，這是理論化學能達到的最高目標。
當然，南大理化所的老師們都很優秀，傑出青年獲得者謝代前老師與楊學明院士在化學動力學方面的工作也同樣吸引人，但是謝老師的湖南口音實在是有點重，我上謝老師的課，總是因聽不清楚而犯困，實在是對不起謝老師的認真準備。
而陳兆旭老師，則是百篇優博論文的得主，想來也是一枚高手。
最後說一點無關學術的話，在這幾位老師中，最有風度的，當屬劉春根與陳兆旭二位老師。可以看出，他們年輕時，肯定也是很受異性（以及一部分同性）的歡迎的。而馬晶和黎書華老師，是理化所的一對伉儷，兩人同為江元生院士的得意門生，工作都很出色，也都是傑

青，一家子一塊做理論研究，想必是種很難得的體驗吧～
最後不得不誇一下南大化院。南大化院佔地面積為武大化院的兩倍，擁有兩個國家重點實驗室（生命分析化學重點實驗室和配位化學重點實驗室），設施比武大化院不知道高到哪裡去了，實驗室遠比武大化院的寬敞，就連衛生間都乾淨一些。
再回頭看看武大化院，不得不感嘆：革命尚未成功，同志仍需努力！
最後的最後，是自己在南大暑期學校期間的一些腦洞，記錄下來，以備後用。
1.能否發展一種不同於黎書華老師所開發的方法的，能計算帶電複雜體系能量的方法。比如，採用帶負電則補正電分子片，帶正電則補負電分子片的方法，用已知能量的帶電分子片來間接求出其他帶電體系的能量。

2.能否發展一種自適應的分子力場方法，即自帶 ab initio 計算的，可適用於任何體系的分子立場。即，改進Karplus等人的QM/MM方法。
照片在這裡:
本次暑期學校成員合照

謝邀。參加過2014年暑期學校。期間ITCC（南京大學理論與計算化學研究所）的各個老師會給同學們上課，授課內容Edge Wu已經講過了，課程表在官網也可以找到。特別地，（1）在每個老師課時的最後10-30分鐘，會著重介紹自己實驗室近些年的主要研究方向和進展，並且歡迎各位學生報（ru）考（keng）；（2）會安排考研或保研成功的師兄師姐在場，可以當面請教經驗；（3）對課程內容的補充說明：對於之前學過量子力學、量子化學或者高等物理化學等課程（結構化學不能算）的同學，這裡不會學到什麼新知識，軟體操作技能和學科概況倒是能了解到一點。對於只學過結構化學的同學，那還真能學點兒東西···；（4）對於2nd quantization，高等量子力學方面，DFT，CC電子結構理論方面的介紹，不會有；（5）暑期學校整個期間（包括最後晚宴）都可以十分自由地預約找各個老師參觀實驗室、了解實驗室概況和歷年招生情況；（6）主要面對大二本科生，大三本科生也可以報名。

最後，廣告一下：歡迎加入我們實驗室，詳情請戳：http://itcc.nju.edu.cn/~shuhua/。有Coupled Cluster（CC）方法，Cluster in Molecule（CIM）方法，分片方法（GEBF），MD模擬，有機反應機理研究等等許多方向。

利益相關，參加過2012年的南大計算化學暑期學校

曾經在高中學過化學競賽，帶隊的老師說曾經有位高中學姐就去了南大學習計算化學，好像後來出國去了比利時。於是埋下了去暑期學校的種子。

首先感覺南大很大方，比我母校不知道高到哪裡去了，包吃包住，還不收培訓費，最後還報銷車費。其中大部分都是大三的，準備考研或者保研的。

第二那邊老師講課挺好，大致吧化學知識學了點，那邊有個老師還算半個校友。

印象深刻的是當時一起有個老奶奶一起在聽課，後來聊天說是南大的物化老師，過來學習，她覺得雖然老了但也要學點新的知識，就過來聽聽計算化學的課程。當時就感觸頗深，活到老學到老。

後來上機學了點高斯，不過後來沒有用，也忘光了。

曾經跟南大擦肩而過，以前高中的夢想就是考上南大，也參加過南大強化班面試，英語差了一點沒過，後來高考差了幾分，去了上海。這個暑期培訓讓我第一次近距離接觸南大，故地重遊。

當時院士還在，還有合照。

一起上課的有個南開的，matlab大神，成了我學習編程的啟蒙。